Este documento describe un experimento de laboratorio sobre voltaje inducido en un transformador. El objetivo es determinar experimentalmente y teóricamente el valor del voltaje inducido en la bobina secundaria de un transformador variando el número de espiras en las bobinas primaria y secundaria. Se conectan diferentes configuraciones y se mide el voltaje inducido, calculando luego el error porcentual entre los valores teóricos y experimentales.

1. Universidad de San Carlos de Guatemala
Escuela de Formación de Profesores de Enseñanza Media, EFPEM.
Profesorado en Enseñanza Media en Física y Matemática, plan diario.
Curso: Física VI
Catedrático: Ing. Rubén Rodolfo Pérez Oliva
Auxiliar: PEM Andrea Morales
Plan Diario
Laborat orio No. 2
Voltaje inducido (principio del transformador)
Fecha de realización de la práctica: 24 de julio del 2013
Fecha de entrega del informe: 07 de agosto del 2013

2. Introducción
Es claro que la energía eléctrica se puede transportar por medio de
conductores, y ahora describiremos cómo se puede transportar por el
espacio vacío. La energía puede transferirse de un dispositivo a otro con el
arreglo sencillo que se muestra en la figura. Observa que una bobina está
conectada a una batería, y la otra bobina está conectada a un
galvanómetro. Se acostumbra llamar primario o primaria (entrada) a la
bobina conectada a la fuente de energía o “fuente de poder”, y a la otra
bobina se le llama secundario o segundaria (salida). Tan pronto como se
cierra el interruptor del primario y pasa la corriente por su bobina, también
en el secundario se produce una corriente, aunque no haya conexión
material entre las dos bobinas. Sin embargo, por el secundario sólo pasa un
breve impulso de corriente, pero en dirección contraria. A este tipo de
dispositivo que induce voltaje se le conoce con el nombre de
Transformador. Un transformador puede elevar voltaje o disminuir el mismo
en corriente alterna. Los transformadores los encontramos en aparatos de
televisión para dar el alto voltaje necesario para el cinescopio, en los
convertidores para conectar en un estéreo portátil, en los postes de las
líneas de transmisión eléctrica, para reducir el alto voltaje proveniente de
la compañía eléctrica.
Objetivos Generales

3. Determinar experimentalmente y teóricamente el valor del voltaje inducido
de una bobina secundaria en un transformador.
Objetivos Específicos
Describir el error porcentual experimental del voltaje inducido.
Determinar experimental la validez de la ley de Faraday.
Material y Equipo
Corriente alterna
1 voltímetro para corriente alterna
Lagartos
Enchufe
5 Solenoides

4. Marco Teórico
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite
aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna,
manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso
de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se
obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje
de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna
de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión,
basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está
constituido por dos o más bobinas de material conductor, devanadas
sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí
eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo
magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo,
generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas
de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético.
Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según
correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión,
respectivamente.
Funcionamient o
Este elemento eléctrico se basa en el fenómeno de la inducción
electromagnética, ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en
el devanado primario, debido a la variación de la intensidad y sentido de
la corriente alterna, se produce la inducción de un flujo magnético
variable en el núcleo de hierro.
Este flujo originará por inducción electromagnética, la aparición de una
fuerza electromotriz en el devanado secundario. La tensión en el
devanado secundario dependerá directamente del número de espiras
que tengan los devanados y de la tensión del devanado primario.
El núcleo
El núcleo está formado por varias chapas u hojas de metal (generalmente
material ferromagnético) que están apiladas una junto a la otra, sin soldar,
similar a las hojas de un libro. La función del núcleo es mantener el flujo
magnético confinado dentro de él y evitar que este fluya por el aire
favoreciendo las perdidas en el núcleo y reduciendo la eficiencia. La
configuración por láminas del núcleo laminado se realiza para evitar
las corrientes de Foucault, que son corriente que circulan entre laminas,
indeseadas pues favorecen las perdidas.

5. Bobinas
Las bobinas son simplemente alambre generalmente de cobre enrollado
en las piernas del núcleo. Según el número de espiras (vueltas) alrededor
de una pierna inducirá un voltaje mayor. Se juega entonces con el número
de vueltas en el primario versus las del secundario. En un transformador
trifásico el número de vueltas del primario y secundario debería ser igual
para todas las fases.
Procedimiento
1. Conectar los aparatos de la siguiente manera.
1.1. La bobina principal a una fuente de corriente alterna utilizando
para ello el enchufe.
1.2. A las entradas de la bobina secundaria colocarán el voltímetro
de corriente alterna, que nos dará la medida del voltaje inducido.
1.3. Conecte la bobina primaria a la secundaria en serie.
2. Anote el número de espiras de la bobina.
3. Cierre el sistema en el enchufe directamente con la corriente (solo
permitiendo pequeños pasos de corriente). Observe lo que pasa en
el voltímetro. (Valor experimental).
4. Introduzca dentro de los solenoides barras de hierro, repita el paso dos y
anote.
5. Ahora coloque en la bobina primaria dos solenoides en serie y en la
bobina secundaria uno, repita el paso dos y anote.
6. Repita este procedimiento con tres solenoides en la bobina primaria y
dos en la bobina secundaria. Observe y anote.
7. Utilice la ecuación.
𝑁1
𝑁2
=
𝑉1
𝑉2
Para comparar el valor del voltaje inducido en la bobina secundaria ( 𝑉2 )
con lo que marca el voltímetro utilizando en el experimento. (Valor
teórico).

6. Reporte
a) El esquema del circuito del paso 5. (Dibújelo)
b) El voltaje inducido en la bobina secundaria y el error porcentual
entre el valor experimental y el valor teórico.
c) Dibuje un ejemplo en el que se presente un transformador elevador.
d) Dibuje un ejemplo en el que se presente un transformador reductor.
Conclusiones
 Un Transformador elevador de voltaje, posee pocas espiras en su
bobina primaria, y posee muchas más espiras en su bobina
secundaria.
 Un Transformador reductor de voltaje, posee muchas espiras en su
bobina primarias, a diferencia de su bobina secundaria.
Bibliografía
 Paul E. Tippens (1991). FISICA BASICA, SEGUNDA EDICION, (Primera
edición en español) McGraw Hill, impresa en México.

7. Voltajes Inducidos en Bobinas Secundarias (Errores Porcentuales)
Datos:
Solenoides: 540 vueltas
Voltaje de entrada: 120v
𝑁1
𝑁2
=
𝑉1
𝑉2
𝑉2 = 𝑉1
𝑁2
𝑁1
Error % = |
𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙−𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
| × 100

8. Pasó 4.
72v (dato experimental)
𝑉2 = (120𝑣)
540𝑣
540𝑣
= 120 𝑣 (Dato teórico)
Error % = |
72𝑣−120𝑣
120𝑣
| × 100
Error % = 40%
Pasó 5.
50v (dato experimental)
𝑉2 = (120𝑣)
540𝑣
1080𝑣
= 60 𝑣 (Dato teórico)
Error % = |
50𝑣−60𝑣
60𝑣
×| 100
Error % = 16.66 ≅ 17%
Pasó 6.
15v (dato experimental)
𝑉2 = (120𝑣) 540𝑣
1620𝑣
= 40 𝑣 (Dato teórico)
Error % = |
15𝑣−40𝑣
40𝑣
| × 100
Error % = 62.5 ≅ 62%